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浙江鼎固建筑技術(shù)有限公司主要從事各類建筑物的改造加固以及各種建筑物的糾偏和平移工程。
現(xiàn)如今鋼結(jié)構(gòu)建筑不斷發(fā)展,越來越多的鋼結(jié)構(gòu)大樓進(jìn)入我們的生活,但是由于生產(chǎn)、制造、施工、使用環(huán)境等因素的影響,在鋼結(jié)構(gòu)建筑當(dāng)中不可避免的存在著各種各樣的缺陷和損傷,嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全。傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)加固方法是將鋼板焊接、螺栓連接或在損傷部位粘貼鋼板等方法。(4)簡便易行、成本低、效率高,在狹小空間亦可施工,特別適合現(xiàn)場修復(fù)。但是,這些方法或多或少都存在較多缺陷:
焊接加固缺陷:焊接是一個局部的迅速加熱和冷卻過程,焊接區(qū)由于受到四周工件本體的拘束而不能自由膨脹和收縮,冷卻后在焊件中便產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形。雖然說現(xiàn)代焊接技術(shù)已經(jīng)能做到內(nèi)外無缺陷焊接,但是如果焊縫一旦失穩(wěn)擴(kuò)展,就有可能使焊接部位徹底斷裂,引發(fā)事故。簡單、可靠是增設(shè)支點(diǎn)加固法的優(yōu)點(diǎn),存在的不足之處就是減小了建筑的有效使用空間。
粘鋼加固:采用結(jié)構(gòu)膠將鋼板粘貼在需要加固的部位,依靠結(jié)構(gòu)膠將其粘結(jié)在一起共同受力,提高結(jié)構(gòu)的承載力。
螺栓連接加固:其需要在損傷部位附近開孔,削弱了截面,使之形成新的應(yīng)力集中區(qū),使原螺栓出現(xiàn)松動現(xiàn)象,降低了結(jié)構(gòu)修補(bǔ)的效果。
以上幾種鋼結(jié)構(gòu)加固方法除了以上幾個缺陷,還有一個共同的缺陷:加固所選材料基本都為鋼材,在進(jìn)行加固處理時會給結(jié)構(gòu)帶來過多的結(jié)構(gòu)自重,且鋼板不易裁剪成加固所需的形狀,安裝運(yùn)輸?shù)容^為困難,在加固完工之后,需對鋼材進(jìn)行防銹處理,以免鋼材生銹對結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)生不必要的影響,且維護(hù)工作量大費(fèi)用較高。為了進(jìn)一步改變桁架桿件的內(nèi)力加設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿,使預(yù)應(yīng)力拉桿和撐桿式結(jié)構(gòu)聯(lián)合起來,共同完成桁架的加固任務(wù)。
然而碳纖維材料作為一種新型加固材料,碳纖維材料彈性模量與鋼材相近、但強(qiáng)度是鋼筋的5倍,同時具有質(zhì)輕易于成型、抗腐蝕性和耐久性好、抗1疲勞性能好、施工方便等優(yōu)點(diǎn),且碳纖維材料擁有的這些優(yōu)點(diǎn)都能完1美的解決以上幾種方法所存在的缺陷,因此在鋼結(jié)構(gòu)修復(fù)加固中也將會得到廣泛應(yīng)用。在建筑工程中的鋼結(jié)構(gòu)加固的幾大方法分別是:加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面、改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形、減輕荷載、阻止裂紋擴(kuò)展等。
鋼結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)法——焊接連接加固
1)焊縫連接的加固,可采用增加焊縫厚度、或增加長度的方法實(shí)現(xiàn)。
2)新增加固角焊縫的長度和焊腳尺寸或熔焊層的厚度,應(yīng)由連接處結(jié)構(gòu)加固前后設(shè)計(jì)受力改變的差值,并考慮原有連接實(shí)際可能的承載力計(jì)算確定。計(jì)算時應(yīng)對焊縫的受力重新進(jìn)行分析并考慮加固前后的焊縫共同工作、受力狀態(tài)的改變以及第5)條和第6)條的規(guī)定。
3)負(fù)荷下用焊縫加固結(jié)構(gòu)時,應(yīng)盡量避免采用長度垂直于受力方向的橫向焊縫,否則應(yīng)采取專門的技術(shù)措施和施焊工藝,以確保結(jié)構(gòu)施工時的安全。使用哪種方法,都應(yīng)經(jīng)過對施焊前后和過程中焊接連接強(qiáng)度的計(jì)算。
4)負(fù)荷下用增加非橫向焊縫長度的方法加固焊縫連接時,原有焊縫中的應(yīng)力不得超過該焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,加固處及其鄰區(qū)段結(jié)構(gòu)的1大初始名義應(yīng)力σ0,max不得超過鋼結(jié)構(gòu)增大截面加固法工程一般規(guī)定中第4)條的規(guī)定。焊縫施焊時采用的焊條直徑不大于4mm;焊接電流不超過220A;每焊道的焊腳尺寸不大于4mm;在加固施工時,應(yīng)避免對未加固的部分或構(gòu)件造成不利的影響,并充分考慮現(xiàn)場條件對施工方法、加固效果和施工工期的影響,應(yīng)采取減少構(gòu)件在加固過程中產(chǎn)生附加變形的加固措施和施工方法。前一焊道溫度冷卻至100℃以下后,方可施焊下一焊道;對于長度小于200mm的焊縫增加長度時,首焊道應(yīng)從原焊縫端點(diǎn)以外至少20mm處開始補(bǔ)焊,加固前后焊縫可考慮共同受力,按第6)條規(guī)定進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。施焊時的焊條直徑、電流強(qiáng)度、每焊道焊腳尺寸及焊道施焊的時間間隔等均應(yīng)給予限制,以避免金屬過熱及減少焊接殘余應(yīng)力。
改變鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形加固法
采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點(diǎn)性質(zhì)和邊界條件,增設(shè)附加桿件和支撐、施加預(yù)應(yīng)力、考慮空間協(xié)同工作等措施對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法。改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的一般方法為:
(1)增加支撐形成空間結(jié)構(gòu)并按空間結(jié)構(gòu)驗(yàn)算,加設(shè)支撐增加結(jié)構(gòu)剛度或調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率等,以提高結(jié)構(gòu)承載力和改善結(jié)構(gòu)動力特性;
(2)增設(shè)支撐或輔助桿件,使結(jié)構(gòu)的長細(xì)比減小以提高其穩(wěn)定性;
(3)在排架結(jié)構(gòu)中重點(diǎn)加強(qiáng)某一列柱的剛度,使之承受大部分水平力,以減輕其他柱列負(fù)荷。